KR20140077636A - 요소수 주입노즐 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 요소수 주입노즐은, 일단에는 요소수 주유기로부터 연결호스로 연결되는 연결구와, 타단에는 토출구가 형성된 노즐몸체; 및 상기 노즐몸체에서 상기 연결구로부터 상기 토출구까지 요소수가 통과되도록 연장배치되되, 요소수에 의한 부식을 차단하도록 내벽이 테프론 코팅된 요소수통로;를 포함한다.
이와 같이 본 발명은 요소수에 의한 부식을 차단하도록 내벽이 테프론 코팅된 요소수통로가 구성됨으로써, 요소수통로가 산성인 요소수로부터 보호될 수 있으며 이로 인하여 노즐몸체를 알루미늄재질로 만들어 사용자가 저중량의 요소수 주입노즐을 사용할 수 있도록 한다.
즉, 노즐몸체가 알루미늄 재질로 이루어지고, 그 내부에 형성된 요소수통로가 테프론 코팅됨으로써 사용자가 가벼운 요소수 주입노즐로 사용함에 따라 사용사의 편의성을 높일 수 있다.
아울러, 에어흡입관로의 에어흡입구가 토출파이프의 토출구에 위치되고, 토출파이프의 직경도 보다 감소함으로써, 요소수 토출의 차단없이 원활하게 요소수를 주입할 수 있다.

Description

요소수 주입노즐 및 이의 제조방법{Urea water injecting nozzle and Method for manufacturing the same}

본 발명은 요소수 주입노즐 및 이의 제조방법으로서, 사용상의 편의성을 높이도록 저중량의 요소수 주입노즐 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

질소산화물은 기관지명, 패렴 등 각종 호흡기 질환을 일으키며, 인간과 자연에 수많은 피해를 주는 광화학 스모그와 산성비의 주요 원인인데, 이러한 질소산화물을 저감시키기 위해 선택적 촉매 환원 장치로서 SCR(Selective Catalytic Reduction) 설비가 이용되고 있다.

상기 장치는 유해한 배기 가스에 있는 질소산화물을 저감하는 장치로 요소수(Urea water solution)를 촉매 전단의 고온의 배기 가스에 분사하면 열분해 반응과 가수분해 반응이 일어나 암모니아가 발생하고 발생한 암모니아가 촉매 내에서 산화질소와 반응을 일으켜 인체에 무해한 질소와 물로 환원시킨다.

즉, 질소산화물 저감장치 내 촉매층을 배기가스와 촉매제가 통과하면서 유해한 질소산화물을 환경에 무해한 질소와 수증기로 환원시킵니다. 이를 통해 배기가스 내 질소산화물이 약 65%~85% 감소되어 대기중으로 배출되는 효과가 있다.

이와 같은 장치는 주로 대형 차량에 사용되는데, 경유차량(트럭,버스)의 배기가스 중 질소산화물의 저감을 위해 차량에 SCR설비를 장착한다.

이에 따라, 자동차 연비와 출력을 가장 좋은 상태로 유지하면서 산성비의 원인이 되는 질소산화물을 획기적으로 줄일 수 있습니다.

이때, 질소산화물을 저감시키기 위한 장치(SCR장치)에 사용되는 액상의 화학물질로서, 자동차 질소산화물(NOx) 저감을 위한 촉매제는 주성물이 요소와 물로 되어 있으며, 주로 요소수라고 많이 알려져 있다.

이러한 촉매제를 연료통에 넣으면, 연료에 물이 섞인 것과 같아 꿀렁거리거나 시동이 자주 꺼질 수 있다.

또한, 촉매제통에 경유를 넣은 채로 운행하게 되면 촉매제가 뿌려지는 고온의 배기부분에 경유가 뿌려지게 되어 차량화재의 원인이 된다.

결과적으로 촉매제 보관은 지정된 탱크와 주입기로 해야하는데, 그 이유는 촉매제는 금속(철, 알루미늄, 니켈 등)과 접촉시 성분이 변질되어 촉매를 손상시키거나 질소산화물을 제대로 제거시키지 못하기 때문이다.

이에 따라, 요소수 주입기와 연결되어 차량 등에 직접적으로 촉매제를 주입하는 요소수 주입노즐은 스테인레스 재질이 사용되어 왔다.

그러나, 스테인레스 재질의 요소수 주입노즐은 사용자가 요소수를 주입시키는 과정에서 그 자체 중량에 의해 손목에 무리가 오는 문제점이 있다.

이에 더하여, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술에 따른 요소수 주입노즐(10)은 자동차 요소수 주입구에 요소수 주입노즐(10)의 토출파이프(13)를 삽입 시 둘레에 빈틈이 거의 없게 된다.

이때, 상기 요소수 주입노즐(10)에 내장된 에어흡입관로(14)의 에어흡입구(14a)가 토출파이프(13)의 측부에 형성됨으로써, 요소수 주입 중 막힘으로써 다이어프램(15)에 의해 요소수통로(12)가 차단됨에 따라, 요소수 주입이 되지 않는 문제점이 발생한다.

또한, 자동차 요소수 주입구가 요소수 주입노즐(10)의 토출파이프(13)의 직경보다 조금밖에 크지 않음에 따라, 상기 자동차 요소수 주입구에 토출파이프(13)가 삽입이 잘 되지 않을 뿐만 아니라 상기와 같이 에어흡입구(14a)가 쉽게 막히게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 사용자가 가벼운 요소수 주입노즐로 사용함에 따라 사용사의 편의성을 높일 수 있도록, 노즐몸체가 알루미늄 재질로 이루어지고 내부에 요소수통로 내벽이 요소수에 의한 부식을 차단하는 테프론으로 코팅된 요소수 주입노즐을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요소수 주입노즐은, 일단에는 요소수 주유기로부터 연결호스로 연결되는 연결구와, 타단에는 토출구가 형성된 노즐몸체; 및 상기 노즐몸체에서 상기 연결구로부터 상기 토출구까지 요소수가 통과되도록 연장배치되되, 요소수에 의한 부식을 차단하도록 내벽이 테프론 코팅된 요소수통로;를 포함한다.

이때, 상기 노즐몸체는 알루미늄 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 노즐몸체에서 상기 요소수통로가 이어지며 단부에 상기 토출구가 형성된 토출파이프는, 내부에 형성된 에어흡입관로의 에어흡입구가 상기 토출구에 위치된 것이 바람직하다.

아울러, 상기 토출파이프는 외경이 17mm ~ 19mm 인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 알루미늄 주물로 요소수가 통과하는 요소수통로가 형성되도록 노즐몸체를 가공하는 가공단계; 가공된 노즐몸체에서 상기 요소수통로 내부를 가열하여 이물질을 소각하거나, 상기 요소수통로 내부에 산화피막을 형성시키는 코팅준비단계; 상기 요소수통로 내벽에 테프론을 분사하여 코팅하는 코팅단계; 및 코팅된 테프론의 균일분포 및 코팅력 증대를 위해 상기 노즐몸체를 열처리하는 열처리단계;를 포함하는 요소수 주입노즐 제조방법이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 요소수 주입노즐은, 요소수에 의한 부식을 차단하도록 내벽이 테프론 코팅된 요소수통로가 구성됨으로써, 요소수통로가 산성인 요소수로부터 보호될 수 있으며 이로 인하여 노즐몸체를 알루미늄재질로 만들어 사용자가 저중량의 요소수 주입노즐을 사용할 수 있도록 하는 효과를 가진다.

즉, 노즐몸체가 알루미늄 재질로 이루어지고, 그 내부에 형성된 요소수통로가 테프론 코팅됨으로써 사용자가 가벼운 요소수 주입노즐로 사용함에 따라 사용사의 편의성을 높일 수 있다.

아울러, 에어흡입관로의 에어흡입구가 토출파이프의 토출구에 위치되고, 토출파이프의 직경도 보다 감소함으로써, 요소수 토출의 차단없이 원활하게 요소수를 주입할 수 있는 장점을 지닌다.

도 1은 종래기술에 따른 요소수 주입노즐의 내부를 나타낸 부분단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요소수 주입노즐을 나타낸 부분단면도이다.
도 3은 도 2의 요소수 주입노즐을 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 요소수 주입노즐은, 사용자가 가벼운 요소수 주입노즐로 사용함에 따라 사용사의 편의성을 높일 수 있도록, 노즐몸체가 알루미늄 재질로 이루어지고 내부에 요소수통로 내벽이 요소수에 의한 부식을 차단하는 테프론으로 코팅된 것을 기술적 특징으로 한다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요소수 주입노즐을 나타낸 부분단면도이다.

도면에 도시된 본 발명의 요소수 주입노즐(100)을 설명하기에 앞서, 요소수가 사용되는 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR)에 대해 살펴보기로 한다.

상기 선택적 환원촉매 기술은 디젤을 연료로 사용하는 차량의 질소산화물 배출을 줄이기 위해 요소수용액을 사용하는 기술로, 산성비의 주 원인이 되는 질소산화물에 대한 국내외 환경규제가 강화됨에 따라 적용이 점차 확산되고 있는 추세이다.

특히, 국내에서도 배출가스 규제가 더욱 엄격해져 현재 주 규제 대상인 트럭, 버스 등 대형차량 뿐 아니라 스포츠 실용차(Sport Utility Vehicle, SUV) 등 소형 차량에도 선택적 환원촉매 설비의 장착이 예상된다.

뿐만 아니라 선택적 환원촉매기술은 다른 기술을 이용해 배기가스를 저감하는 방식에 비하여, 연비 면에서도 유리하기 때문에 선택적 환원촉매용 요소수 수요는 더욱 가속화될 전망이다.

여기에서, 국제표준화기구(International Organization for Standardizatio n, ISO)에서는 철, 구리, 알루미늄 등이 사용된 요소수 주입기(요소수 주입노즐 포함)나 저장탱크를 사용하지 않도록 권고하고 있는데, 이는 이런 물질들이 요소수와 반응하여 쉽게 부식되기 때문이다.

이에 따라, 기존에는 요소수 주입기와 연결되어 차량 등에 직접적으로 촉매제를 주입하는 요소수 주입노즐은 스테인레스 재질이 사용되어 왔는데, 스테인레스 재질의 주입노즐은 사용자가 요소수를 주입시키는 과정에서 그 자체 중량에 의해 손목에 무리가 오는 한계점이 있다.

결과적으로, 요소수 주입노즐은 통과되는 요소수에 반응하지 않으면서 사용자에 대한 편리성을 도모해야 하는데, 이와 같이 구성되는 본 발명에 대해 살펴보기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 요소수 주입노즐(100)은 요소수 주유기와 연결호스로 연결된 노즐몸체(110)와, 상기 노즐몸체(110) 내에 관 형상으로 형성되는 요소수통로(120)를 포함한다.

상기 노즐몸체(110)는 일단에는 요소수 주유기로부터 연결호스로 연결되는 연결구가 형성되고, 타단에는 토출구(130a)가 형성된다.

또한, 상기 요소수통로(120)는 상기 노즐몸체(110)에서 상기 연결구로부터 상기 토출구(130a)까지 요소수가 통과되도록 연장배치되는 구조를 이룬다.

상기와 같이 구성되는 노즐몸체(110)를 구비하는 요소수 주입노즐(100)은 그 기본구성이 기존의 요소수 주입노즐과 동일하며 그 구조 또한 하기에서 언급되는 부분만을 제외하고는 동일한 형상을 지니고 있기 때문에, 구성의 기능 및 구조의 형상에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

아울러 여기에서 기본적인 구성은 요소수를 요소수 주입기로부터 공급받아 이를 자동차와 같이 요소수가 필요한 기기에 주입하는 기능을 구현하는 부분으로서, 상기와 같은 기능한 수행하면 될 뿐, 그 구체적인 구성에 대해서는 본 발명에 의해 한정되지 않는다.

상기와 같은 본 발명은 요소수통로(120)가 요소수에 의해 부식되지 않도록, 즉 부식이 차단되도록 내벽(120a)이 테프론으로 코팅된 것을 기술적 특징으로 한다.

여기에서 코팅 시 사용되는 테프론은 여러 가지 물성특징을 가지고 있는데, 간단히 설명하자면 비점착성, 내열성, 비유성, 내마모성, 저온도 내구력을 가지며 특히 내식성(내약품성)을 가진다.

즉, 테프론이 코팅된 표면 위에 거의 모든 물질이 달라붙지 않고(비점착성), 테프론이 -260℃에서 +260℃까지 사용될 수 있고(내열성), 테프론 코팅된 표면에는 물이나 기름이 잘 묻지 않아서(비유성) 표면이 오염되지 않을 뿐만 아니라 용이하게 청소할 수 있어 유지보수시간이 단축되고, 테프론의 마찰계수는 일반적으로 속도, 부하에 따라 차이가 있지만 약 0.5 ~ 0.20 이고(내마모성), 테프론 코팅은 극히 낮은 온도에서도 그 물리적 특징이 변하지 않고 유지되는데(저온도 내구력) 영하 260℃의 낮은 온도에서도 사용될 수 있다.

특히, 테프론은 일반적으로 모든 화학제품에 대해 안정성을 보여주기 때문에(내식성), 요소수와 같은 산성을 띄는 액체에 대해서도 안정성을 보인다.

아울러, 상기와 같이 요소수통로(120)가 테프론 코팅되는 경우에는, 노즐몸체(110)도 기존의 고중량의 스테인레스 재질과 달리 저중량의 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

즉, 노즐몸체(110)가 알루미늄 재질로 이루어져서 내부에 형성되는 요소수통로(120)도 알루미늄 재질로 이루어진다고 하더라도, 요소수통로(120)의 내벽(120a)이 테프론으로 코팅됨으로써 산성을 띄는 요소수로부터 보호될 수 있다.

한편, 본 발명은 노즐몸체(110)에서 요소수통로(120)가 이어지며 단부에 토출구(130a)가 형성된 토출파이프(130)를 구비하는데, 상기 토출파이프(130)의 내부에 형성된 에어흡입관로(140)의 에어흡입구(140a)가 토출구(130a)에 위치된 것이 바람직하다.

참고로, 상기 에어흡입관로(140)는 토출파이프(130) 내에 배치되는 요소수 주입노즐(100)의 기본적인 구성으로서, 요소수가 토출파이프(130)를 통해 토출 시 에어를 흡입한 후, 순환시켜 토출되는 요소수와 함께 다시 토출시키는 기능을 수행한다.

이때, 노즐몸체(110) 내에 구성되되 제어부에 의해 작동되는 다이아프램(150), 즉 격판은 에어흡입관로(140) 내에 에어가 흡입되지 않는 경우 감지제어부(미도시)가 이를 감지함으로써 다이아프램(150)을 작동제어하여 요소수통로(120)를 폐쇄하는 기능을 수행한다.

일반적으로 에어가 흡입되지 않고 요소수(액체)가 흡입되면 요소수 탱크가 꽉 채워진 걸로 인지하여 요소수통로(120)를 다이아프램(150)으로 차단한다.

이와 같은 에어흡입관로(140)는 토출파이프(130)가 요소수를 토출하는 곳, 일례로서 자동차의 요소수 탱크 내에 삽입되면 에어흡입구(140a)를 통해 요소수 탱크 내의 에어를 흡입하는데, 상기 에어흡입구(140a)가 기존의 토출파이프(130) 측부가 아닌 토출구(130a) 측에 위치된다.

기존에는 에어흡입구가 토출파이프의 측부에 위치되어 외부와 연통됨으로써, 좁은 자동차 요소수 주입구에서 에어흡입구가 막히는 경우 요소수 토출이 이루어지지 않았다.

이와 같이 요소수의 토출차단을 방지하기 위해, 본 발명은 에어흡입구(140a)가 자동차의 요소수 주입구에 의해 막히지 않도록 토출파이프(130)의 끝단에 형성된 토출구(130a)에 위치된다.

나아가, 상기 토출파이프(130)는 외경이 기존의 21mm 보다 작은 17mm ~ 19mm 인 것이 바람직하다. 이는 자동차의 요소수 주입구가 21mm 와 같거나 작은 경우에도 용이하게 토출파이프(130)를 삽입하여 요소수를 주입할 수 있도록 하기 위함이다.

그러면, 본 발명의 요소수 주입노즐(100)을 제조하는 과정에 대해 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 알루미늄 주물로 요소수가 통과하는 요소수통로(120)가 내부에 형성되도록 노즐몸체(110)를 가공하는 가공단계를 진행한다.

이어서, 가공된 노즐몸체(110)에서 상기 요소수통로(120) 내부를 가열하여 이물질을 소각하거나, 상기 요소수통로(120) 내부에 산화피막을 형성시키는 코팅준비단계를 진행한다. 이는 코팅을 하기 전에 요소수통로(120)의 내벽(120a)을 깨끗이 하여 미코팅되는 부분 없이 완전하면서도 치밀한 코팅이 이루어지도록 하는 것이다. 물론, 이를 대신하여 요소수통로(120)에 산화피막(방청피막)을 형성시켜 깨끗한 피막 표면에 코팅을 할 수 있도록 크로메이팅(Chromating)을 할 수도 있고, 나아가 가열소각과 크로메이팅 둘 다 할 수도 있다.

다음으로, 상기 요소수통로(120) 내벽(120a)에 테프론을 분사하여 코팅하는 코팅단계를 진행한다. 여기에서 코팅액인 테프론은 상술된 바와 같이 요소수로부터 요소수통로(120)를 보호하기 위함이다.

마지막으로, 코팅된 테프론의 균일분포 및 코팅력 증대를 위해 노즐몸체(110)를 열처리하는 열처리단계를 진행한다. 이러한 열처리단계는 코팅된 테프론이 보다 치밀하면서도 균일하게 요소수통로(120)의 내벽(120a)에 코팅분포될 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은, 요소수에 의한 부식을 차단하도록 내벽(120a)이 테프론 코팅된 요소수통로(120)가 구성됨으로써, 요소수통로(120)가 산성인 요소수로부터 보호될 수 있으며 이로 인하여 노즐몸체(110)를 알루미늄재질로 만들어 사용자가 저중량의 요소수 주입노즐(100)을 사용할 수 있도록 한다.

즉, 노즐몸체(110)가 알루미늄 재질로 이루어지고, 그 내부에 형성된 요소수통로(120)가 테프론 코팅됨으로써 사용자가 가벼운 요소수 주입노즐(100)로 사용함에 따라 사용사의 편의성을 높일 수 있다.

아울러, 에어흡입관로(140)의 에어흡입구(140a)가 토출파이프(130)의 토출구(130a)에 위치되고, 토출파이프(130)의 직경도 보다 감소함으로써, 요소수 토출의 차단없이 원활하게 요소수를 주입할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100 : 요소수 주입노즐 110 : 노즐몸체
120 : 요소수통로 120a : 내벽
130 : 토출파이프 140 : 에어흡입관로
140a : 에어흡입구 150 : 다이아프램

Claims (5)

1. 일단에는 요소수 주유기로부터 연결호스로 연결되는 연결구와, 타단에는 토출구(130a)가 형성된 노즐몸체(110); 및
   상기 노즐몸체(110)에서 상기 연결구로부터 상기 토출구(130a)까지 요소수가 통과되도록 연장배치되되, 요소수에 의한 부식을 차단하도록 내벽(120a)이 테프론 코팅된 요소수통로(120);
   를 포함하는 요소수 주입노즐(100).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 노즐몸체(110)는 알루미늄 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 요소수 주입노즐(100).
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 노즐몸체(110)에서 상기 요소수통로(120)가 이어지며 단부에 상기 토출구(130a)가 형성된 토출파이프(130)는, 내부에 형성된 에어흡입관로(140)의 에어흡입구(140a)가 상기 토출구(130a)에 위치된 것을 특징으로 하는 요소수 주입노즐(100).
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 토출파이프(130)는 외경이 17mm ~ 19mm 인 것을 특징으로 하는 요소수 주입노즐(100).
   
5. 알루미늄 주물로 요소수가 통과하는 요소수통로(120)가 형성되도록 노즐몸체(110)를 가공하는 가공단계;
   가공된 노즐몸체(110)에서 상기 요소수통로(120) 내부를 가열하여 이물질을 소각하거나, 상기 요소수통로(120) 내부에 산화피막을 형성시키는 코팅준비단계;
   상기 요소수통로(120) 내벽(120a)에 테프론을 분사하여 코팅하는 코팅단계; 및
   코팅된 테프론의 균일분포 및 코팅력 증대를 위해 상기 노즐몸체(110)를 열처리하는 열처리단계;
   를 포함하는 요소수 주입노즐 제조방법.

Images